大陆推出新型传感器保护电动汽车电池

 5月24日，大陆集团（Continental）扩大其广泛的传感器产品组合，推出两款用于电动汽车的新型传感器：电流传感器模块（CSM）和电池冲击检测（BID）系统。这两种新的解决方案都专注于保护电池和/或电池参数保持。大陆将于2022年开始生产该全新的高压电流传感器模块（CSM）。这种紧凑的模块化传感器设计可测量电流并同时检测温度，其中电流和温度都与电池管理的输入高度相关。大陆还计划将重量较轻的电池冲击检测（BID）解决方案推向市场，以替代沉重的地板下“装甲”以防止损坏。

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大陆集团被动安全和传感器部门负责人Laurent Fabre表示：“汽车电气化带来了新的用例，从而为我们的传感器应用开辟了更多机会，因为电动汽车同样需要传统汽车所具备的所有传感器，甚至更多。例如，电动汽车还需要保护电池并保持其性能，而电流传感器模块和电池冲击检测解决方案可同时满足这两个需求。”

考虑到电池是电动汽车中最昂贵的部件，该CSM不仅可保护电池免受过电流的影响，而且还有助于通过限制老化效应来保持电池参数。该CSM集成在电池断开单元或电池本身中，将为电池保护和可靠的续航里程监控提供两个决定性信息。为了符合严格的功能安全要求，CSM可用作双通道传感器，通过将分流技术和霍尔技术集成在一个紧凑的单个单元中来独立测量电流。

新BID采用轻型结构，可检测地板下的撞击，并在需要停车时提醒驾驶员。因此驾驶员无需做出具有挑战性的决定，即高速撞击或低速地面接触是否会损坏电池。与目前的金属地板保护相比，该BID解决方案可以减少50%的重量。

可靠的充电监控：电流传感器模块确保电池安全和“健康”

锂离子电池可储存大量能量，以提供较远的续航里程。但由于不可避免的物理效应，电池进行充电（和放电）时会变热，尤其是大功率快速充电或运动驾驶。特别是充电期间，大电流会流入电池。为了防止汽车电池过载，必须控制电流以限制温度梯度。被动安全和传感器部门的项目经理Horst Gering表示：“锂离子电池有一个最佳温度跨度，在这个温度范围内会非常安全且老化非常缓慢。然而，快速充电电池需要在保持电池安全和健康与限制充电持续时间之间进行权衡。因此需要准确的数据基础。”此外，该CSM可通过监控电流消耗来帮助计算精确的剩余续航。

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该CSM测量电流可校准高达2,000安培，分流通道精度优于±1%，霍尔通道精度优于±3%，温度范围在-40°C至125°C之间。目前的两种测量技术都提供了完全的电流分离。然后通过CAN接口将该输入提供给电池管理系统。除了在保护电池的同时优化充电效率，该CSM还有助于检测机械故障，避免引起火灾。该CSM在系统级别完全符合ASIL D级。该CSM将于2022年生产，提供给一家全球汽车制造商的最先进电动汽车。第一个产品是模块化传感平台的一部分，该平台可扩展为附加功能，例如电压测量和测量通道数量。

电池撞击检测——智能地板保护

电动汽车的锂离子电池通常集成在地板下方，有助于降低重心，并可受到车辆结构的良好保护，但也有两种潜例外情况：高速行驶时的绑扎带等物体，可能会向上旋转并损坏地板；低速行驶期间的地面接触也会造成损坏。因此，电动汽车会配备一个大且重的盖子，以从底部保护电池盒。但如果发生碰撞，驾驶员需要判断是否需要在车库检查汽车。大陆安全国际工程董事总经理Johannes Clemm表示：“人为检测并不保险，因为汽车下方的能见度很差，因此需要经过培训的专业人来评估是否真正发生损坏。”为了解决这种情况并使轻型地板保护变得可行，大陆集团开发出基于压力传感器的电池冲击检测解决方案。

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该系统可检测并分类地板下撞击事件，以在电池完整性可能已被破坏时向驾驶员发出警报。这样，车主就可以在被刺破的电池发生起火前采取预防措施。Clemm补充道：“此外BID可识别损坏区域，因此电池管理可以清空该区域的电池，以降低起火风险。”

该BID涵盖两种典型的撞击风险：一种是低速地面接触，例如，在停车操作期间，当车辆缓慢翻过路边并撞到地面时。在此类事件中，BID信号还可用于触发快速作用的主动悬挂系统，以暂时增加地板下的间隙，以减轻损坏。另一个用例是高速入侵，这可能是由旋转的重物（如道路上的岩石或绑扎带）引起的。考虑到速度和冲击力，这些类型的物体可能会损坏地板，甚至可能穿透电池结构。

与当前的解决方案相比，基于传感器的地板下保护可以为每辆车节省重量多达50%。该BID方案中使用的压力传感器卫星源自经过验证的行人保护系统（PPS pSAT），目前已在数百万辆汽车中量产并应用了十多年。任何撞击都可通过充气硅胶管中的压力信号检测到，而该硅胶管集成在电池仓底部的蛇形管中。信号到达管两端的两个压力卫星会有时间差，因此可以计算撞击面积。影响的严重程度可通过用于向驾驶员触发级联警报的信号阈值进行分类。